量值條件

量值條件（magnitude condition）是自動控制的根軌跡圖中，有關量值的限制條件，根軌跡圖中的點和閉迴路極點、零點組成向量的量值會滿足量值條件。量值條件和角度條件可以完全確定根軌跡圖。

令系統的特徵方程為 $1+{\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)=0$ ，而 ${\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)={\frac {{\textbf {P}}(s)}{{\textbf {Q}}(s)}}$ ，可改寫為以下各因式相乘的形式

{\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)={\frac {{\textbf {P}}(s)}{{\textbf {Q}}(s)}}=K{\frac {(s-a_{1})(s-a_{2})\cdots (s-a_{n})}{(s-b_{1})(s-b_{2})\cdots (s-b_{m})}},

，

則量值條件是指找到K值使下式成立：

|G(s)H(s)|=1

也就是說

K{\frac {|s-a_{1}||s-a_{2}|\cdots |s-a_{m}|}{|s-b_{1}||s-b_{2}|\cdots |s-b_{n}|}}=1

.

推導

令 ${\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)={\frac {{\textbf {P}}(s)}{{\textbf {Q}}(s)}}$ 。

將 ${\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)$ 改寫為各因式相乘的形式

{\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)={\frac {{\textbf {P}}(s)}{{\textbf {Q}}(s)}}=K{\frac {(s-a_{1})(s-a_{2})\cdots (s-a_{n})}{(s-b_{1})(s-b_{2})\cdots (s-b_{m})}},

量值條件即是

{\frac {|{\textbf {P}}(s)|}{|{\textbf {Q}}(s)|}}=1

也就是

K{\frac {|s-a_{1}||s-a_{2}|\cdots |s-a_{n}|}{|s-b_{1}||s-b_{2}|\cdots |s-b_{m}|}}=1,

若將控制方程改為極坐標表示：

e^{j2\pi }+{\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)=0

${\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)=-1=e^{j(\pi +2k\pi )}$ 其中 $(k=0,1,2,...)$ ，這些是方程式所有的解。

將每一個因子 $(s-a_{p})$ 及 $(s-b_{q})$ 都用等效的向量 $A_{p}e^{j\theta _{p}}$ 及 $B_{q}e^{j\phi _{q}}$ 來表示，因此 ${\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)$ 可以再作整理。

{\textbf {G}}(s){\textbf {H}}(s)=K{\frac {A_{1}A_{2}\cdots A_{n}e^{j(\theta _{1}+\theta _{2}+\cdots +\theta _{n})}}{B_{1}B_{2}\cdots B_{m}e^{j(\phi _{1}+\phi _{2}+\cdots +\phi _{m})}}}

簡化特徵方程式。

{\begin{aligned}e^{j(\pi +2k\pi )}&=K{\frac {A_{1}A_{2}\cdots A_{n}e^{j(\theta _{1}+\theta _{2}+\cdots +\theta _{n})}}{B_{1}B_{2}\cdots B_{m}e^{j(\phi _{1}+\phi _{2}+\cdots +\phi _{m})}}}\\&=K{\frac {A_{1}A_{2}\cdots A_{n}}{B_{1}B_{2}\cdots B_{m}}}e^{j(\theta _{1}+\theta _{2}+\cdots +\theta _{n}-(\phi _{1}+\phi _{2}+\cdots +\phi _{m}))},\end{aligned}}

因此可以推導出另一個形式的量值條件：

1=K{\frac {A_{1}A_{2}\cdots A_{n}}{B_{1}B_{2}\cdots B_{m}}}.

也可以用類似的方式推導角度條件。